'Mata Berapi-api' dari Motor Penggerak Utama EV – Kustomisasi Variable Reluctance Resolver

Pendahuluan: “Mata” yang Sangat Diperlukan untuk Pengendalian Motorik

Dalam motor penggerak kendaraan energi baru, terdapat komponen yang tidak mencolok namun sangat penting - yaitu penyelesai keengganan variabel  (sering disingkat menjadi 'resolver'). Ia bertindak sebagai 'mata' motor, yang terus-menerus memberi tahu pengontrol motor: 'Di mana posisi rotor sekarang? Berapa kecepatan putarannya?'

Tanpa 'mata' ini, motor sinkron magnet permanen tidak dapat mencapai kontrol pergantian yang tepat, sehingga menghasilkan output daya yang kasar dan tersentak-sentak -atau bahkan kegagalan total dalam pengoperasiannya. Data menunjukkan bahwa tingkat penetrasi penyelesai pada motor penggerak utama kendaraan penumpang energi baru mencapai  78,6%  - yang berarti hampir setiap motor penggerak utama kendaraan energi baru dilengkapi dengan penyelesai.

Jadi, bagaimana sebenarnya sensor kecil ini bekerja? Mengapa perlu 'disesuaikan'? Dan parameter utama apa yang harus Anda perhatikan selama penyesuaian?

1. Apa yang dimaksud dengan Variable Reluctance Resolver?

1.1 Dari Transformator ke Resolver

Semua orang akrab dengan 'transformator' - yang menaikkan atau menurunkan tegangan. Resolver dapat dianggap sebagai versi lanjutan dari sebuah transformator: sementara transformator konvensional mengeluarkan tegangan tetap, sebuah resolusi mengeluarkan tegangan yang bervariasi sesuai dengan sudut rotasi rotor.

Penyelesai keengganan variabel adalah jenis yang paling banyak digunakan. Struktur intinya sangat sederhana:

·  Stator : Dipasang pada tempatnya, dililitkan dengan belitan eksitasi (masukan) dan belitan keluaran sinus/kosinus.

·  Rotor : Terbuat dari laminasi baja silikon bertumpuk bergigi,  tidak mengandung belitan sama sekali , dan berputar bersama poros motor.

1.2 Prinsip Kerja: Perubahan Celah Udara Menentukan Perubahan Sinyal

Ketika tegangan eksitasi AC diterapkan pada belitan eksitasi stator, medan magnet bolak-balik dihasilkan di celah udara antara stator dan rotor. Saat rotor berputar, keengganan magnet celah udara berubah secara berkala karena gigi rotor (tonjolan dan ceruk) melewati gigi stator secara bergantian.

Variasi ini menyebabkan tegangan induksi pada dua belitan keluaran (sinus dan kosinus) berubah amplitudonya - yang satu mengikuti pola sinus, yang lainnya mengikuti pola kosinus..

Dengan menafsirkan kedua sinyal ini, pengontrol motor dapat secara akurat menghitung posisi sudut absolut rotor setiap saat.

1.3 Mengapa Ini Menjadi Pilihan Utama untuk Motor Penggerak Utama EV?

Penyelesai keengganan variabel telah “mendominasi” sektor kendaraan energi baru berkat kekuatan berikut:

·  Konstruksi yang sangat sederhana dan andal : Tanpa belitan rotor, tanpa sikat - tanpa masalah keausan, dan masa pakai teoretisnya dapat menyamai masa pakai peralatan itu sendiri.

·  Ketahanan lingkungan yang luar biasa : Kisaran suhu pengoperasian dari -50°C hingga +155°C, tahan terhadap suhu tinggi, getaran, dan kontaminasi oli.

·  Kekebalan interferensi elektromagnetik yang kuat : Berdasarkan prinsip induksi elektromagnetik, secara alami kebal terhadap lingkungan elektromagnetik yang keras di dalam motor.

·  Output posisi absolut : Memberikan sudut arus segera setelah penyalaan, tanpa memerlukan prosedur 'homing'.

2. Mengapa Motor Penggerak Utama Membutuhkan Resolver 'Disesuaikan'?

Beberapa orang mungkin bertanya: bukankah penyelesai merupakan komponen standar yang tersedia? Mengapa tidak membeli yang sudah jadi saja?

Kenyataannya tidak sesederhana itu.  Setiap motor penggerak utama kendaraan energi baru dirancang dengan tenaga, kecepatan, ruang pemasangan, dan kondisi pengoperasian yang berbeda -dan perbedaan ini secara langsung menentukan bahwa penyelesainya harus 'dibuat khusus.'

2.1 Dimensi Pemasangan Sangat Bervariasi

Motor yang berbeda memiliki ukuran rangka yang berbeda, dari 25 hingga 300, masing-masing memerlukan penyelesai dengan dimensi yang sesuai. Metode pemasangan juga berbeda - pemasangan melalui lubang, pemasangan di permukaan, pemasangan flensa - masing-masing sesuai dengan desain antarmuka mekanis yang berbeda.

2.2 Parameter Listrik Berbeda

Tegangan eksitasi, frekuensi eksitasi, jumlah pasangan kutub, rasio transformasi -semua parameter kelistrikan ini harus sesuai dengan sistem kendali motor. Menggunakan penyelesai dengan parameter yang tidak cocok dapat mengurangi akurasi pengukuran, dan paling buruk, membuat seluruh sistem kontrol motor tidak dapat dioperasikan.

2.3 Persyaratan Akurasi Sangat Bervariasi

Keakuratan posisi yang diperlukan untuk motor penggerak kendaraan penumpang umum benar-benar berbeda dengan kendaraan berperforma tinggi. Semakin banyak pasangan kutub, semakin tinggi akurasinya - mulai dari 2, 4, hingga 6 pasangan kutub atau lebih, dengan akurasi meningkat dari 25 menit busur menjadi 10 menit busur atau bahkan lebih tinggi.

2.4 Kondisi Pengoperasian Tidak Seragam

Beberapa motor beroperasi di lingkungan berpendingin oli, sehingga penyelesainya harus kompatibel dengan oli; yang lain mengejar kecepatan yang sangat tinggi, sehingga memerlukan dukungan untuk 20.000 rpm atau bahkan lebih tinggi; yang lainnya memerlukan sertifikasi AEC-Q tingkat otomotif - setiap kondisi menerapkan persyaratan desain yang berbeda pada penyelesainya.

3. Kustomisasi Resolver: Apa yang Sebenarnya Dapat Disesuaikan?

3.1 Kustomisasi Mekanis

·  Dimensi eksternal : diameter luar, panjang, posisi lubang pemasangan, dll.

·  Metode pemasangan : tipe lubang tembus, pemasangan permukaan, atau flensa.

·  Bukaan poros rotor : harus sama persis dengan diameter poros motor.

·  Spesifikasi kawat timah : panjang kawat, ukuran, dan jenis konektor.

3.2 Kustomisasi Listrik

·  Jumlah pasangan kutub : parameter kunci yang menentukan resolusi pengukuran; dapat disesuaikan dengan kebutuhan.

·  Tegangan eksitasi : biasanya AC 7 Vrms, tetapi dapat disesuaikan sesuai kebutuhan sistem.

·  Frekuensi eksitasi : umumnya 10 kHz, tetapi frekuensi lain dapat ditentukan.

·  Rasio transformasi : menentukan amplitudo sinyal keluaran, mempengaruhi pemrosesan sinyal chip decoding hilir.

·  Impedansi masukan/keluaran : harus sesuai dengan rangkaian penggerak.

3.3 Kustomisasi Kinerja

·  Tingkat akurasi : tersedia dari presisi standar hingga presisi tinggi (misalnya, ±4 menit busur).

·  Kecepatan putaran maksimum : standar 20.000 rpm; kecepatan yang lebih tinggi dapat disesuaikan.

·  Kisaran suhu pengoperasian : disesuaikan dengan kondisi kerja sebenarnya.

·  Kelas perlindungan : misalnya IP69 atau lebih tinggi.

3.4 Kustomisasi Khusus

·  Kompatibilitas oli : material khusus dan desain penyegelan untuk motor berpendingin oli.

·  Toleransi eksentrisitas : skema belitan yang dipatenkan untuk mengkompensasi kesalahan eksentrisitas pemasangan.

·  Penginderaan suhu terintegrasi : termistor NTC opsional untuk deteksi posisi dan suhu gabungan.

4. Proses Kustomisasi: Dari Persyaratan hingga Pengiriman

Proses penyesuaian penyelesai pada umumnya mencakup tahapan berikut:

Langkah 1: Komunikasi Persyaratan  -Pelanggan memberikan parameter motor, ruang yang tersedia, target kinerja, dll.

Langkah 2: Desain Solusi  - Pemasok mengembangkan desain elektromagnetik dan mekanis berdasarkan kebutuhan.

Langkah 3: Verifikasi Simulasi  - Analisis elemen hingga (FEA) digunakan untuk mengoptimalkan kinerja elektromagnetik.

Langkah 4: Pembuatan Prototipe  - Sampel prototipe diproduksi dan diuji di bangku pengujian.

Langkah 5: Produksi Massal  -Setelah validasi, produk berpindah ke produksi volume.

Saat ini, pemasok penyelesai domestik terkemuka telah memperpendek siklus pengiriman penyesuaian menjadi hanya 4-6 minggu. Beberapa perusahaan telah membangun jalur produksi yang sepenuhnya otomatis dengan kapasitas tahunan melebihi 1 juta unit.

5. Tren Industri: Substitusi Domestik Mendapatkan Momentum

Untuk waktu yang lama, pasar penyelesai kelas atas didominasi oleh merek asing seperti Tamagawa dan MinebeaMitsumi dari Jepang. Namun, dalam beberapa tahun terakhir, teknologi penyelesai Tiongkok telah membuat terobosan signifikan; Pada saat yang sama, chip konverter penyelesai-ke-digital (RDC) domestik juga mengalami kemajuan pesat. SC2121 Xinchi Semiconductor dan produk lainnya telah mencapai kesetaraan fungsional dengan model terkenal internasional, dan Fengchao Technology juga telah meluncurkan chip RDC berkinerja tinggi.  Substitusi domestik rantai penuh – dari sensor hingga chip decoding – semakin cepat.

Kesimpulan

Meskipun berukuran kecil, pemecah keengganan variabel merupakan sensor inti yang sangat diperlukan dalam sistem kontrol motor penggerak utama kendaraan energi baru. Penyesuaiannya secara langsung memengaruhi akurasi kontrol motor, efisiensi pengoperasian, dan keandalan.

Dengan terus bertumbuhnya industri kendaraan energi baru dan semakin mendalamnya substitusi dalam negeri, layanan penyesuaian penyelesai akan menjadi lebih matang dan efisien. Bagi para insinyur motor, memahami prinsip kerja dan hal-hal penting dalam melakukan penyesuaian pada solver sudah menjadi mata kuliah wajib.

Lagi pula,  hanya jika motor dilengkapi dengan “mata” yang tepat barulah motor dapat melihat dengan jelas dan berjalan dengan mantap.